用于增加植物的农学性状的spl16组合物和方法
【专利摘要】公开了影响水稻的谷粒形状、宽度和产量的方法和组合物。转基因调节方法和标志物辅助的育种方法会改善水稻中谷粒长宽比和谷粒产量。水稻中的OsSPL16的减量调节会导致增加的谷粒品质。
【专利说明】用于增加植物的农学性状的SPL16组合物和方法
[0001]交叉引用
本实用申请要求2011年9月30日提交的中国申请号CN201110294864.5的优先权权益，其通过引用并入本文。
【技术领域】
[0002]本公开内容一般地涉及分子生物学领域。
【背景技术】
[0003]许多植物的驯化已和产量的显著增加相关。天然群体中发生的大多数表型变异是连续的并且受多基因影响的作用。在驯化的植物中，负责产量上显著差异的特定基因的鉴定已成为农业研究中的重要焦点。
[0004]水稻是世界上过半数人口的主要饮食组分。水稻的产量和最终使用品质的同时提高仍然是一个挑战。谷粒大小是一个主要育种靶标，因为它影响产量和品质。在最近的十年中已经广泛地研究了该性状的遗传控制。但是，谷粒大小的许多遗传决定子目前仅通过数量性状基因座(QTL)来解释，没有详细理解编码的基因产物的性质。本公开内容提供了改善谷粒大小、形状和品质的方法和组合物。
【发明内容】
[0005]本公开内容提供了已经证实会影响水稻的谷粒形状和品质的新基因OsSPLie的多核苷酸、有关的多肽和所有保守修饰变体。
[0006]改善植物的谷粒宽度、重量或产量的方法包括调节以下多核苷酸的表达的步骤:(i)多核苷酸，其编码包含SEQ ID NO: 9-11之一的氨基酸序列或与SEQ ID NO: 9_11之一具有至少95%同一'丨生的氨基酸序列，(ii)多核苷酸，其在严谨杂交条件下与选自SEQ IDNO: 1-6的多核苷酸片段杂交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1-6的至少100个连续核苷酸，(iii)多核苷酸，其编码与SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的氨基酸序列，(iv)多核苷酸，其编码与SEQ ID NO: 9相比包含一个或多个氨基酸缺失或插入或取代的多肽，其中所述多核苷酸编码在谷粒宽度、重量或产量的调节中涉及的多肽。
[0007]在一个实施方案中，包含SEQ ID NO:1的片段的多核苷酸足以减量调节编码在水稻谷粒宽度、重量或产量的调节中涉及的多肽的多核苷酸的内源表达。在一个实施方案中，所述表达的调节通过RNA干扰来实现。在一个实施方案中，所述表达的调节通过诱变来实现。在一个实施方案中，所述表达的调节通过微RNA介导的基因沉默来实现。在一个实施方案中，所述表达的调节通过启动子介导的基因抑制来实现。在一个实施方案中，所述表达的调节通过内源调节元件的定向诱变来实现。
[0008]在一个实施方案中，与不表达所述多核苷酸的对照植物相比，谷粒宽度减小。在一个实施方案中，与不 表达所述多核苷酸的对照植物相比，谷粒重量增加。
[0009]在一个实施方案中，所述表达的调节在单子叶植物中实现。在一个实施方案中，所述植物是水稻。在一个实施方案中，所述植物是双子叶植物。
[0010]一种提高水稻谷粒的长宽比的方法包括以下步骤:调节多核苷酸或其等位基因变体的表达，所述多核苷酸编码包含SEQ ID NO: 9的氨基酸序列的多肽。
[0011]一种提高水稻谷粒产量的方法，所述方法包括调节多核苷酸的表达，所述多核苷酸编码包含SEQ ID NO: 9的氨基酸序列的多肽或其变体。
[0012]一种标志物辅助的、针对改善的谷粒品质或产量来选择植物的方法，所述方法包括以下步骤:对植物执行标志物辅助的选择，所述植物具有在编码包含SEQ ID NO: 9的蛋白或其变体的基因组区域或其调节序列中的一个或多个变异；和鉴别生产具有改良的谷粒品质和/或更高产量的谷粒的植物。
[0013]一种鉴别水稻植物或水稻种质中与改良的谷粒品质和/或增加的产量有关的等位基因的方法，所述方法包括以下步骤:得到水稻植物群体，其中一株或多株植物表现出改良的谷粒品质和/或增加的产量；关于编码包括包含SEQ ID NO: 9的多肽的蛋白的多核苷酸序列，或在调节编码所述蛋白的多核苷酸的表达的基因组区域中，评价等位基因变异；得到所述群体中的多株水稻植物的改良的谷粒品质和/或增加的产量的表型值；将与所述多核昔酸有关的基因组区域中的等位基因变异与所述表型相关联；和鉴别与改良的谷粒品质和/或增加的产量有关的等位基因。
[0014]一种分离的多核苷酸，其:(i)编码包含SEQ ID NO: 9_11之一的氨基酸序列或与SEQ ID NO: 9-11之一具 有至少95%同一性的氨基酸序列，(ii)在严谨杂交条件下与选自SEQ ID NO: 1-6的多核苷酸片段杂交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1_6的至少100个连续核苷酸，(iii)编码与SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的氨基酸序列，(iv)编码与SEQ ID NO: 9相比包含一个或多个氨基酸缺失或插入或取代的多肽的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码在谷粒宽度、重量或产量的调节中涉及的多肽。
[0015]一种重组表达盒，其包含权利要求17的多核苷酸，其中所述多核苷酸以有义或反义取向可操作地连接至启动子，其中所述反义重组构建体在植物细胞中生产发夹核苷酸分子。
[0016]在一个实施方案中，宿主细胞包括本文中公开的重组多核苷酸。在一个实施方案中，转基因植物包括本文中公开的重组表达盒。
[0017]一种分离的多核苷酸，其可操作地调节编码包含SEQ ID NO: 9的氨基酸序列的多肽或其变体的多核苷酸的表达。在一个实施方案中，所述调节表达的多核苷酸包含选自SEQID NO: 7-8的序列或其功能性启动子片段。
[0018]一种启动子反向重复构建体，其包含起调节元件作用的本文中公开的多核苷酸的至少100个连续核苷酸。
[0019]表1序列同一性
【权利要求】
1.改善植物的谷粒宽度、重量或产量的方法，所述方法包括，调节以下多核苷酸的表达:(i)多核苷酸，其编码包含SEQ ID NO: 9-11之一的氨基酸序列或与SEQ ID NO: 9-11之一具有至少95%同一'丨生的氨基酸序列，(ii)多核苷酸，其在严谨杂交条件下与选自SEQID NO: 1-6的多核苷酸片段杂交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1_6的至少100个连续核苷酸，(iii)多核苷酸，其编码与SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的氨基酸序列，(iv)多核苷酸，其编码与SEQ ID NO: 9相比包含一个或多个氨基酸缺失或插入或取代的多肽，其中所述多核苷酸编码在谷粒宽度、重量或产量的调节中涉及的多肽。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多核苷酸包含SEQID NO:1的片段，所述片段足以减量调节编码在水稻谷粒宽度、重量或产量的调节中涉及的多肽的多核苷酸的内源表达。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述表达的调节通过RNA干扰来实现。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述表达的调节通过诱变来实现。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述表达的调节通过微小RNA介导的基因沉默来实现。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述表达的调节通过启动子介导的基因抑制来实现。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述表达的调节通过内源调节元件的定向诱变来实现。
8.根据权利要求1所述的方法，其中与不表达所述多核苷酸的对照植物相比，谷粒宽度减小。
9.根据权利要求1所述的方法，其中与不表达所述多核苷酸的对照植物相比，谷粒重量增加。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物是单子叶植物。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物是水稻。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物是双子叶植物。
13.提高水稻谷粒的长宽比的方法，所述方法包括:调节多核苷酸或其等位基因变体的表达，所述多核苷酸编码包含SEQ ID NO: 9的氨基酸序列的多肽。
14.提高水稻谷粒产量的方法，所述方法包括:表达多核苷酸，所述多核苷酸编码包含SEQ ID NO: 9的氨基酸序列的多肽或其变体。
15.标志物辅助的、针对改善的谷粒品质或产量来选择植物的方法,所述方法包括: a.对植物执行标志物辅助的选择，所述植物具有在编码包含SEQID NO: 9的蛋白或其变体的基因组区域或其调节序列中的一个或多个变异；和 b.鉴别生产具有改良的谷粒品质和/或更高产量的谷粒的植物。
16.鉴别水稻植物或水稻种质中与改良的谷粒品质和/或增加的产量有关的等位基因的方法，所述方法包括: a.得到水稻植物群体，其中一株或多株植物表现出改良的谷粒品质和/或增加的产量; b.关于编码包含SEQID NO: 9的多肽的蛋白的多核苷酸序列，或在调节编码所述蛋白的多核苷酸的表达的基因组区域中，评价等位基因变异；C.得到所述群体中的多株水稻植物的改良的谷粒品质和/或增加的产量的表型值； d.将与所述多核苷酸有关的基因组区域中的等位基因变异与所述表型相关联；和 e.鉴别与改良的谷粒品质和/或增加的广量有关的等位基因。
17.分离的多核苷酸，其:(i)编码包含SEQID NO: 9_11之一的氨基酸序列或与SEQID NO: 9-11之一具有至少95%同一性的氨基酸序列，(ii)在严谨杂交条件下与选自SEQID NO: 1-6的多核苷酸片段杂交，其中所述片段包含SEQ ID NO: 1_6的至少100个连续核苷酸，(iii)编码与SEQ ID NO: 9具有至少90%同一性的氨基酸序列，(iv)编码与SEQID NO: 9相比包含一个或多个氨基酸缺失或插入或取代的多肽的多核苷酸，其中所述多核苷酸编码在谷粒宽度、重量或产量的调节中涉及的多肽。
18.重组表达盒，其包含权利要求17的多核苷酸，其中所述多核苷酸以有义或反义取向可操作地连接至启动子，其中所述反义重组构建体在植物细胞中产生发夹核苷酸分子。
19.宿主细胞,其包含权利要求18所述的表达盒。
20.转基因植物，其包含权利要求18所述的重组表达盒。
21.分离的多核苷酸，其可操作地调节编码包含SEQID NO: 9的氨基酸序列的多肽或其变体的多核苷酸的表达。
22.根据权利要求21所述的多核苷酸，其中所述调节表达的多核苷酸包含选自SEQIDNO: 7-8的序列或其功能性启动子片段。
23.启动子反向重复构建体，其包含权利要求22所述的多核苷酸的至少100个连续核苷酸。
【文档编号】C12N15/82GK103906839SQ201280046978
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】付向东, 王少奎, 吴昆 , 张贵权, 曾瑞珍 申请人:中国科学院遗传与发育生物学研究所